Numerical calculation of the response in the myelinated nerve to short symmetrical double pulses

Zusammenfassung

1. Es werden Berechnungen durchgeführt über das Verhalten der Schnürring-Membran markhaltiger Nervenfasern gegenüber symmetrischen gegensinnigen Doppelimpulsen kurzer Dauer. Hierfür werden die Standard-Daten der Voltage-Clamp Analyse benutzt und die partiellen Differentialgleichungen mit einer modifizierten Heun-Runge-Kutta-Methode numerisch integriert.

2. Die durch einen kathodischen Impuls hervorgerufene Erregung wird nur teilweise aufgehoben durch den nachfolgenden hyperpolarisierenden Impuls gleicher Dauer und Amplitude.

3. Das unterschiedliche Verhalten des mathematischen Modells gegenüber kurzen kathodischen und anodischen Impulsen (von je 50 μsec Dauer) während der beginnenden Erregung ist im wesentlichen zurückzuführen auf Nichtlinearitäten im Na-Permeabilitätswechsel.

4. Die Ergebnisse dieser Rechnungen stehen in guter Übereinstimmung mit den bisherigen experimentellen Befunden über die Reizwirkung mittelfrequenter Wechselströme.

Summary

1. Numerical computations were made of the response of the nodal membrane in the myelinated nerve fibre to symmetrical reverse (cathodal-anodal and anodal-cathodal) pulses of short duration. The voltage clamp data were used and the equations were solved with a two step Heun-Runge-Kutta integration method.

2. The response elicited by a cathodal pulse was not fully counteracted by a succeeding anodal pulse of the same amplitude and duration.

3. The nonlinear reaction of the model to the short pulses (50 μsec) depended mainly on the changes in the sodium transport system.

4. The results of these calculations agree satisfactorily with previous experimental investigations.